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上海交大毛军发院士、周亮教授课题组在异质异构集成毫米波雷达系统研究中取得重要进展

近日,电子信息与电气工程学院电子工程系毛军发院士、周亮教授课题组在IEEE Journal of Solid-State Circuits(JSSC)上发表了低损耗异质异构集成W波段毫米波雷达系统研究成果。

IEEE固态电路期刊(JSSC) 是国际集成电路领域最高级别期刊之一,旨在发布集成电路设计领域的最新技术进展和纪录性成果,代表着业内当前最高技术水平。

创新成果

异质异构集成毫米波雷达使用自主研发的硅基MEMs光敏复合薄膜多层布线工艺,三维集成了硅基锁相环芯片、SiGe收发芯片、GaN功率放大芯片、封装天线和电容等无源元件。雷达探测距离大于800米,最高分辨率优于0.08米,重量仅为78克,综合性能指标世界领先。

该成果突破了多芯片精准定位和多层介质微小图形制备等关键技术,大幅缩短芯片间、芯片与无源器件间的互连长度,降低了互连损耗,克服了化合物半导体互连结构与硅基半导体器件后道工艺兼容性不足的难题,同时很好地处理布线间的串扰和芯片间的电磁兼容问题。

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图1 异质异构集成毫米波雷达

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图2 异质异构集成毫米波雷达的距离探测

当前,摩尔定律已面临物理、技术与成本极限的多重挑战,集成电路在沿着摩尔定律预测的尺寸缩小路径艰难发展的同时,亟需开辟新的方向,绕道摩尔定律继续发展。三维异质异构集成能够突破单一半导体工艺电路的性能、功能极限,实现集成电路由硅或化合物半导体单一同质工艺集成向异质集成、由平面集成向三维集成,是后摩尔时代集成电路发展的主流方向,也是我国集成电路变道超车发展的突破口和历史机遇。该成果研制的工艺和设计技术必将促进异质异构技术的快速发展。

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图3 硅基MEMs光敏复合薄膜多层布线工艺

完成人

该项工作完成人包括:上海交通大学博士生杨晓、黄银山、赵哲、倪冬欣,张成瑞实验师、周亮教授、毛军发教授以及中国工程物理研究院微系统与太赫兹研究中心的合作者程序博士、韩江安博士、邓贤进研究员。 

Xiao Yang, Yin-Shan Huang*, Liang Zhou*, Zhe Zhao, Dong-xin Ni, Cheng-rui Zhang , Jun-Fa Mao, Jiang-An Han, Xu Cheng, and Xian-Jin Deng, “Low-Loss Heterogeneous Integrations with High Output Power Radar Applications at W Band”, IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2021.DOI: 10.1109/JSSC.2021.3106444.

电子信息与电气工程学院电子工程系
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